锰硅合金用封闭或半封闭还原电炉冶炼。一般采用含二氧化硅高、含磷低的锰矿或另外配加硅石为原料。富锰渣含磷低、含二氧化硅高是冶炼锰硅合金的好原料。冶炼电耗一般约3500~5000千瓦时/吨。锰是钢的基础元素,钢和铸铁几乎都含锰,不同的钢材中所含的锰量也是各不相同。入炉原料先作预处理,包括整粒、预热、预还原和粉料烧结等,对电炉操作和技术经济指标起显著改善作用。现代大型锰铁还原电炉容量达40000~75000千伏安,一般为固定封闭式。
采用高碱度渣可使炉渣含锰降低,减少由弃渣造成的锰损失。生产中采用较低的渣碱度(CaO/SiO2小于1.3)操作,所得含锰较高(20~30%)的渣用于冶炼锰硅合金。炉料预热或装入液态锰硅合金有助于缩短冶炼时间、降低电耗。精炼电耗一般在1000千瓦?时左右。锰在高炉内的还原过程:在高炉上部的较低温度区域,锰的高价氧化物易分解,逐级还原为MnO,但由于锰矿石中含有SiO2,MnO在未达到还原温度以前,即与脉石中(或燃料熔剂中)的SiO2结合生成硅酸锰进入渣中,锰的还原实际上是在液态炉渣中进行的。中、低碳锰铁也用热兑法,通过液态锰硅合金和锰矿石、石灰熔体的相互热兑进行生产。
吹氧精炼:用纯氧吹炼液态碳素锰铁或锰硅合金可炼得中、低碳锰铁。
微碳锰铁的用途及特点:该产品不但适用于低碳合金结构钢,尤其适用于高质量的品种钢,而且不用改变原有的炼钢工艺,能优化合金,改善钢的内在质量,降低炼钢合金成本,具有明显的经济效益。
低碳锰铁、中碳锰铁的用途:该产品是生产不锈钢、高温耐热钢、结构钢、工具钢等特种钢和电焊条的主要原料。
锰铁黑可用于卷钢涂料、的工业用漆以及耐热的工程塑料。它是一种优良的太阳能吸收剂,可用于制作太阳能收集器用的涂层。因含有锰,对橡胶有损害,故不能用于橡胶。同时因含锰和铁,对某些塑料有脆化作用。
无熔剂法。对于含氧化锰较高的富锰矿,可以用无熔剂法冶炼锰铁、冶炼时炉料中不配加石灰,设备和操作类似硅铁,并且是在还原剂不足的条件下采用酸性渣操作,炉膛温度比熔剂法低约1320~1400 ℃,用这种方法生产既要获得合格的高碳锰铁,又要得到含锰大于35%、供冶炼锰合金用的低磷、低铁富锰渣。中、低碳锰铁也用热兑法,通过液态锰硅合金和锰矿石、石灰熔体的相互热兑进行生产。
此时锰的分配如下:入合金率为58%~60%,入渣率为30%~32%,挥发10%。显然,用无熔剂法冶炼高碳锰铁必须使用含锰高的富锰矿,并且要求矿中有颇低的磷含量。锰矿单斜晶系,稀有晶体,肾和葡萄状聚集体,也以致密块状和树枝状形式存在。该法虽然锰的回收率低,但用富锰渣冶炼锰合金时还可以回收绝大部分的锰,其锰的总回收率比熔剂发高。
无溶剂法冶炼高碳锰铁的过程是连续的,炉料随着熔化过程不断加入炉中,料批可由300kg锰矿、60~70kg焦炭、15~20kg钢屑组成。无溶剂冶炼时,产品单位电耗很低,并且容易生产出低硅的高碳锰铁,这是因为大部分硅富集到渣中。